Ihmisen toiminnan vaikutus pohjaveteen. II taimitarhat

Nro 50

IHMISEN TOIMINNAN VAIKUTUS POHJAVETEEN II TAIMITARHAT

Esko Mälkki Kirsi Sihvonen Tuulikki Suokko

VESI- JA YMPÄRISTÖHÄLLITUKSEN MONISTESÄRJA

Nro 50

IHMISEN TOIMINNAN VAIKUTUS POHJAVETEEN

II TAIMITARHAT

Esko Mälkki Kirsi Sihvonen Tuulikki Suokko

Vesi- ja ympäristöhallitus Helsinki 1988

Tekijät ovat vastuussa julkaisun sisällöstä eikä siihen voida vedota vesi- ja ympäristöhallinnon virallisena kannanottona

Julkaisua saa Kuopion vesi- ja ympäristöpiiristä ja vesi- ja ympäristöhallituksen teknillisestä tutkimustoimistosta

ISBN 951-47-0261-1 ISSN 0738-3288

Painopaikka: Vesi- ja ympäristöhallituksen monistamo, Helsinki 1988

3 TI IVISTELMÄ

Mälkki, E., Sihvonen, K. & Suokko, T. 1988. Ihmisen toiminnan vaikutus pohjaveteen. II Taimitarhat. 37 s., 4 liitettä. Vesi- ja ympäristöhallituksen monistesarja 50. Helsinki.

ISBN 951-47-0261-1, ISSN 0738-3288.

Vesihallinnossa aloitettiin vuonna 1983 tutkimus, jonka tavoit teena oli selvittää erilaisten ihmistoimintojen vaikutusta pohj aveteen. Osatutkimuskohteina olivat hiekka-sora-alueilla sijaitsevat taimitarhat (2 kpl), joista toisessa tutkittiin taimitarhan suotovesien torjunta-aineiden määriä sekä lannoittei den aiheuttamaa kuormitusta pohjavedenpinnan yläpuolella olevassa vajovedessä,toisessa samoja parametrejä alueelta purkautuvasta pohjavedestä. Työn päärahoittaja on ollut Maj ja Tor Nesslingin Säätiö. Tutkimustuloksia voidaan käyttää hyväksi taimitarhojen pohjavedelle aiheuttamia riskejä arvioitaessa ja pohjavesien laadunvalvonnassa.

Äsiasanat: taimitarha, kasvinsuojelu- ja torjunta

aineet, pohjaveden likaantuminen, riskin arviointi, Suomi.

ÄBSTRACT

Mälkki, E., Sihvonen, K. & Suokko, T. 1988. The influence of human activity ön grtoundwater. II Forest Nurseries (text in Finnish with English and Swedish summary). 37 p., 4 app.

National Board of Waters and Environment, Mimeograph 51. Helsin ki. ISBN 951-47-0261-1, ISSN 0738-3288.

In National Board and Waters an investigation was started in the year 1983 in order to throw light on the influence of human activity to the groundwater. The partial area of the investiga tions were sites of forest nursery (2 pc) situating on sand gravel formations. In one nursery seepagewater over groundwater level was investigated especially for obserwing concentrations of pesticides as well as compounds of nitrogen in seeping water. In an another nursery same elements were investigated in ground water. The main financier of the investigations has been Maj and Tor Nessling Foundation. The results are avaible when assessing the contamination risks of groundwater caused by nurseries as well as when controlling the quality of groundwater,

Keywords:forest nursery, pesticides, contamination of groundwa ter, risk assesment, Finland.

4

5

ESIPUHE

Pohj aveteen kohdistuvat uhkatekij ät

Pohjaveden koostumus määräytyy osin maanpinnalla esiintyvis tä/tapahtuvista ilmiöistä. Jo luonnonolosuhteiden vaikutuksesta pohjaveteen suotautuu yhdisteitä, esimerkiksi klorideja, nitraat teja ja suifaatteja, joita tietyissä konsentraatioissa myös pidetään pohjaveden likaantumisen indikaattoreina. Ihmisen toiminta aiheuttaa oman, luonnonolosuhteista poikkeavan kuormi tuksensa, joka voi tapahtua ilmakehän kautta tai suoraan maanpin nalla, Molempien osalta vaikutus pohjaveteen syntyy pääsään töisesti maahan suotautuvien sadevesien välityksellä.

Kaikki kuormittavat tekijät eivät välttämättä muodosta uhkaa pohjaveden laadulle. Pohjaveden yläpuolella olevat maakerrokset pidättävät osan epäpuhtauksia tai muuttavat niitä haitattomampaan muotoon. Itse pohjavesivyöhykkeessä sama prosessi jatkuu.

Sikäli kun kyse ei ole poikkeavan suuresta kuormituksesta tai suorastaan myrkyllisistä aineista, jotka pieninäkin pitoisuuksina olisivat terveydelle vaarallisia, luonnon puhdistusmekanismi pystyy tiettyyn rajaan saakka eliminoimaan haittavaikutuksia.

Missä määrin, on yhtä puutteellisesti tunnettu kuin todellinen pohjaveteen kohdistuva kuormitus.

Jättäen ilmakehän kautta tulevan kuormituksen tarkastelun ulkopuolelle voidaan todeta, että ainakin lievästi pohjaveden laatua muuttavia toimintoja tapahtuu maassamme sadoissa tuhansis sa erillisissä pohjavesialtaissa; lähinnä maa- ja metsätalouden vaikutuksesta. Tämän lisäksi esiintyy paikallista pistemäistä kuormitusta, jonka vaikutus pohjaveden laatuun on selviä haittoja aiheuttavaa.

Suuri osa muutoksista kohdistuu pohjaveteen, jonka hyödyntämistä ei voida ajatella. Osa muutoksista sitävastoin aiheuttaa vakavaa haittaa hyödyntämiskelpoisille pohjavesivaroille eri tyyppisissä geologisissa muodostumissa.

Kun kaikkea pohjavettä ei voida hyödyntää ja suojella, on ihmisen toiminnan vaikutusta tähän elementtiin tarkasteltava ennenkaikkea hyödyntämiskelpoisten pohjavesivarojen osalta. Tällöin ensisi jaiseksi kohderyhmäksi muodostuvat harjujen tai vastaavien hiekkamuodostumien pohjavedet. Muilta osin ei ole erikseen nimettävissä geologisia muodostumaryhmiä vaan näistä riippumatta suojelu on kohdistettava kaikkiin sellaisiin, lähinnä piste mäisiin kohteisiin, joissa ihmisen elinympäristön puhtaus on turvattava puhtaan veden saamiseksi. Pyrkimys voimakkaasti pohjavettä kuormittavien päästöjen vähentämiseen kaikkialla on luonnollisesti tärkeää.

Tutkimuksen tarkoitus

Tutkimuksen kohteena ovat yhtäältä olleet hiekka-soramaa-alueilla (vettäjohtavia muodostumia eli akvifereja) sijaitsevat voimak kaasti likaavat tai sellaisiksi arvioidut seuraavat ryhmät:

kaatopaikat, turkistarhat, puunkyllästämöt, hautausmaat ja taimitarhat. Toisaalta tarkastellaan asutuksen ja maanvilje lyksen aiheuttamaa hajakuormitusta kaivovesiin geologisista olosuhteista riippumatta. Tavoitteena on ollut luoda taustatie

6

toa näistä varsin vähän tunnetuista likaantumisilmiöistä.

Tutkimuksen suorittaminen

Tutkimussuunnitelma laadittiin v. 1982. Varsinainen

tutkimus on suoritettu vuosina 1983 ^- 1987 Sen esityönä suori tettiin merkittavimpien likaavien kohteiden luettelointi ns tärkeillä pohjavesialueilla v. 1983 (Loikkanen, 1984). Tämän jälkeen tutkimusta jatkettiin em. kohderyhmittäin v. 1984 ^- 87.

Jokaisesta em. kohderyhmästä laaditaan erillinen tutkimusra portti seuraavasti:

Ihmisen toiminnan vaikutus pohjaveteen:

1 Kaatopaikat II Taimitarhat III Hautausmaat IV Turkistarhat V Puunkyllästämöt

VI Hajakuormituksen aiheuttama kaivovesien likaantuminen Työn päärahoittaja on ollut Maj ja Tor Nesslingin Säätiö.

Taimitarhoja koskeva tutkimus on suoritettu Kuopion vesi- ja ymparistopiirin ja lahinna Metsäntutkimuslaitoksen Suonenjoen taimitarhan yhteistyönä Änalyyttisiin tutkimuksiin ovat osallistuneet myos Vesi- ja ympäristontutkimuslaitoksen vesitut kimuslaboratorio, Valtion maatalouskemian laitos sekä Kuopion yliopisto.

Tutkijaryhmässä työskentelivät Maj ja Tor Nesslingin Säätiön palkkaamina tutkijoina Kuopion yliopistolla FK Kirsi Sihvonen 1984 ^- 85 (suunnittelu, näytteenotto, osittain analysointi) ja Luk Riitta Häkkinen 1986 (kirjallisuustarkastelu). Aineiston käsittelyyn ovat osallistuneet FK Tuulikki Suokko, vesi- ja ympäristöhallitus sekä toimistoapulainen Ulla Toiviainen, Kuopion vesi- ja ymparistopiiri Kenttatoista ovat vastanneet rkm Jorma Karhiaho (Suonenjoen lysimetriaseman suunnittelu ja rakentaminen) sekä rkm. Jorma Eronen (vesinäytteenotto). Kuopion vesi- ja ympäristöpiirin vesilaboratorio on antanut merkittävän työ panok sen.

Metsäntutkimuslaitoksen Suonenjoen taimitarhalta selvityksissä ovat olleet mukana metsanhoitaja Risto Rikala ja taimitarhanhoi taja Kyosti Konttinen Pohjois-Karjalan piirimetsalautakunnan taimitarha on antanut kayttoon tarhan toimintaan liittyvat tiedot. Maisteri Sakari Lilja, Metsäntutkimuslaitos, on tarkas tanut käsikirjoituksen torjunta-aineita käsittäviä kohtia.

Yhteistyö kaikkien osapuolten kanssa ansaitsee kiitokset.

Erityisesti kohdistan kiitokset Maj ja Tor Nesslingin Saatiölle tutkimuksen saamasta merkittävästä taloudellisesta tuesta.

Kuopiossa 24.2.1988

Esko Mälkki

7

SISÄLLYS sivu

1 JOHDÄNTO 9

2 TORJUNTA-AINEET 10

3 TÄIMITÄRHOJEN POHJÄVESIVÄIKUTUSTEN TUTKIMUS

SUOMESSA 10

4 TORJUNTA-AINEIDEN KULKEUTUMISESTÄ MÄÄNPINNÄN

ALLE, KIRJÄLLISUUSTÄRKÄSTELUÄ 11

5 POHJÄVESISSÄ SÄLLITTUJÄ ÄINEPITOISUUKSIÄ 16 6 TUTKIMUKSEN TAVOITTEET JA TOTEUTTAMINEN 16 7 TUTKIMUSALUEIDEN OLOSUHTEET JA TUTKIMUS-

JÄRJESTELYT 17

7.1 Suonenjoki 17

7.11 Hydrogeologiset olosuhteet 17

7.12 Taimitarhatoiminta 17

7.13 Koejärjestelyt 20

7.2 Juuka 22

7.21 Hydrogeologiset olosuhteet ja

näytteenottopaikat 22

7.22 Taimitarhatoiminta 22

8 TUTKIMUSALUEILTA SAADUT HAVAINNOT 24

8,1 Suonenjoen vesinäytteiden tutkimustulok

set 24

8.2 Juuan vesinäytteiden tutkimustulokset 26

9 TARKASTELUA JA PÄÄTELMIÄ 29

9.1 Torjunta-aineiden vaikutus pohjaveteen 29

9.2 Lannoitteiden vaikutus 32

9.3 Haittavaikutusten valvonta 32

YHTEENVETO 33

SAMMANDRAG 34

SUMMARY 35

KIRJALLISUUTTA 36

8 LIITTEET

1. Taimitarhojen hoitotoimenpiteet 2 Änalyysimenetelmät

3. Vesinäytteiden tutkimustulokset, Suonenjoki 4. Vesinäytteiden tutkimustulokset, Juuka

9 JOHDANTO

Metsänviljelyn tarpeisiin tähtäävä taimikasvatus on suurelta osin keskittynyt harju- ja reunamuodostumien (Salpausselkä-muodostumat ja vastaavat) alueille. Vil jelyn kannalta edullisia ovat erityisesti kyseisiin muodostumiin liittyvät tasaiset hienohiekkakankaat, joiden maaperä täyttää hyvin metsäpuutaimien kasvua losuhteiden ja viljelytekniikan asettamat vaatimukset.

Nämä kankaat kuuluvat yleensä osina pohjavesialueisiin, joiden pohjavesivaroja jo hyödynnetään tai alueet ovat tulevaisuudessa merkittäviä potentiaalisia pohj avesi lähteitä. Vesihallituksen kartoittamilla tärkeillä pohjavesialueilla on tehdyn selvityksen mukaan (Loikka nen 1984) yhteensä 8 taimitarhaa, Taimitarhojen lukumäärä koko maassa vuonna 1982 oli 50,

Esiin onkin noussut kysymys, aiheuttavatko taimitarhat riskejä pohjavedelle erityisesti niillä alueilla, joiden pohjavettä jo käytetään yhdyskuntien tai haja-asutuksen vedenhankintaan.

Metsänviljelyllä on Suomessa vuosikymmenien perinteet.

Viljelyn määrä alkoi kasvaa nopeasti 1960-luvulla ja samalla alettiin voimakkaasti siirtyä kylvöstä istutuk sun. Vuonna 1982 metsäistutuksen osuus oli jo noin 80 % maamme vuotuisesta metsänviljelyalasta. Istutusten runsaan lisääntymisen ovat mahdollistaneet keskustaimi tarhat.

Metsäpuiden taimitarhoilla käytetään kastelua, lannoi tusta sekä torjunta-aineita.

Kastelu

Kastelua käytetään yleensä korvaamaan maan pintavyöhyk keessä tapahtuvaa haihduntaa juurikerroksen vesiva jauksen estämiseksi, ts. kasteluvedestä ei periaattees sa pitäisi joutua vettä vajovesivyöhykkeeseen merkittä viä määriä.

Ävomaalla käytettävät kastelulaitteet ovat useimmiten siirrettäviä. Niihin on kiinnitety ympyräsadettimia.

Kasteluveden määrä on n. 1 000 m vuodessa hehtaaria kohden.

Lannoitus

Taimien riittävä ja suhteiltaan oikea ravinteiden saanti järjestetään kasvualustan peruslannoituksella sekä kasvukauden aikaisilla toistuvilla hoitolannoituk silla. Käytettävät lannoitteet ovat yleensä nopealiu koisia moniravinnelannoitteita. Perus lannoitus tehdään taimitarhoilla normaalisti kolmen vuoden välein, jolloin käytetään esim, kloorivapaata Y-lannoitetta keskimäärin 500 kg/ha. Hoitolannoituksessa käytetään vastaavaa lannoitetta kerran kasvukaudessa keskimäärin 200 kg/ha ja typpilannoitetta kaksi kertaa kasvukaudessa yhteensä keskimäärin 400 kg/ha.

10 2 TORJUNTA-AINEET

Hyönteis- ja sienituhoja sekä rikkakasveja vastaan taimitarhoilla käytetään torjunta-aineita. Niiden levityksessä käytetään pääasiassa traktoriin kiinnitet täviä ruiskuja tai joskus selässä kannettavia mootto roituja reppuruiskuja. Torjunta-aineet annetaan neste mäisinä tai joskus rakeina. Yleisimmin käytössä olevat torjunta—aineet havupuiden sienituhoja vastaan ovat manebi-, zinebi- ja kuparioksidivalmisteita. Talvitu hosieniä vastaan havupuiden taimet ruiskutetaan kvin totseenilla (PCNB). Koivun ruostetta torjutaan triadi mefonia sisältävällä torjunta-aineella. Istutuksiin menevät männyn taimet suojataan tukkimiehentäin (Hylo bius) tuhoja vastaan käsittelemällä taiminippujen verso osat ennen istutusta synteettisiä pyretroideja (permet riini, sypermetriini, deltametriini) sisältävillä torjunta-aineilla. Ennen vuotta 1986 männyn taimet käsiteltiin pääasiassa lindaanilla.

Kylvömaan desinfiointiin käytettävät kemikaalit ruisku tetaan maahan yleensä kyntämisen yhteydessä. Näitä käytetään enää vain harvoin.

Hyönteistuhoja vastaan käytetään taimitarhoilla tarvit taessa dimetoaatti-, bromofossi-, metyylioksidemetoni ja pyretroidivalmisteita. Rikkakasvien torjuntakemi kaalit annetaan traktoriruiskulla hajalevityksenä tai suunnattuna rivivälilevityksenä. Yleisimmin käytettävät torjunta-aineet ovat atratsiini-, terbutylatsiini- ja dikiobeniilivalmisteita. Lisäksi rikkakasvien torj untaa suoritetaan käsin kitkien, käyttämällä erilaisia käsiharoja sekä traktorivetoisia haroja tai jyrsimiä.

Joillakin taimitarhoilla peitataan käytettävä havupui den siemenaines itämisvaiheen sieni-ja lintutuhoja vastaan. Torjunta-aineita levitetään yleensä 1 ^- 10 kertaa kasvukaudessa ja kutakin kauppavalmistetta annetaan keskimäärin 1 ^- 3 kg/ha/käyttökerta, kvin totseenia huomattavasti enemmänkin. Taimitarhoille ajetaan määrätyin väliajoin ^- 10 cm kerros kasvutur vetta

(=

^{500 - 1 000} m /ha) kasvualustan ravintei den ja vedensitomiskyvyn lisäämiseksi.

3 TAIMITARHOJEN POHJAVESIVAIKUTUSTEN TUTKIMUS SUOMESSA Torjunta-aineiden pintavesiin kohdistuvista vaiku tuksista on Suomessa lukuisia eri tutkimuksia. Pohjave den osalta tällaisia tutkimuksia on vähän. Maa- ja metsätaloudessa käytettävien torjunta-aineiden vesis tövaikutuksia selvittäneen työryhmän mietinnössä (1982) korostetaankin torjunta-aineiden pohj avesivaikutusten tutkimustarvetta.

Suomen geologiset olosuhteet asettavat pohjavesitutki mukselle omat erityisvaatimuksensa. Ulkomaiden olosuh teissa saatuja tuloksia (ks. kohta 4) ei sellaisenaan voida pitää täällä edustavina.

11

Tiettävästi toistaiseksi ainoa taimitarhoja laajemmin käsittelevä tutkimus on ollut vesiviranomaisten ja Keskusmetsälautakunta Tapion yhteinen kolmea taimitar ha-aluetta koskeva selvitys (Pasanen ym. 1982).

4 TOR3UNTA-AINEIDEN KULKEUTUMISESTÄ MAANPINNAN ALLE (KIRJALLISUUSTÄRKASTELUÄ)

Vesihallituksen työryhmän raportissa (1982) todetaan, että koska viime aikoina suuntaus on ollut nopeasti hajoaviin torjunta-aineisiin, lienee kulkeutuminen pinta-ja pohjavesiin vähäistä. Kuitenkin esimerkiksi anioniherbisidit (rikkakasvien torjunta-aine), jotka eivät tartu negatiivisesti varautuneisiin maahiukkasiin, voivat kulkeutua pohjavesiin maaperän kautta.

Itä-Nebraskassa (Ghadiri ym. 1984) tehty tutkimus osoittaa atratsiinin olevan kaikkein pysyvin käytössä oleva herbisidi. Sademäärä, sateen frekvenssi ja kesto vaikuttavat atratsiinin hajoavuuteen ja sen pitkäikäi syyteen maaperässä. Tutkimuksessa verrattiin myös atratsiinin huuhtoutumista ajan funktiona viljelyo losuhteissa sekä hajoamista muokatussa ja muokkaa mattomassa maassa. Maanäytteet otettiin aluksi 20 cm syvyydestä, myöhemmin 40 cm syvyydestä.

Vuoden 1979 koetulokset osoittavat, että atratsiinipi toisuus vähenee lisäyksestä lukien 75 % 61 päivän aikana. Ätratsiinin puoliintumisaika arvioitiin lineaariregressiolla 42 päiväksi muokatussa ja 50 päiväksi muokkaamattomassa maassa. Eniten torjunta- ainetta löydettiin maan ylimmästä 5 cm paksuisesta kerroksesta. 40 cm syvyydessä torjunta-aineesta oli vain jälkiä.

Junkin ym. tutkimuksessa (1980) todettiin pintavedestä

j

^a näytteenottokaivoista otettuj en pohj avesinäytteiden orgaanisten aineiden pitoisuuksien vaihtelevan alueel lisesti, vertikaalisesti ja ajallisesti. Näytteiden atratsiini-pitoisuudet vaihtelivat välillä <0,01 ^- 88 ug/l. Konsentraatiohuiput havaittiin matalakaivon vedessä kastelualueella kastelukauden loppupuolella.

Alueellinen ja vertikaalinen atratsiinin vaihtelu on läheisessä yhteydessä havaittujen nitraattitypen pitoisuuksien kanssa. Ätratsiinipitoisuuksien ajallinen vaihtelu antaa kuitenkin viitteen, että atratsiini ei ole säilyvä pohjaveden aineosa.

Junkin ym. aikaisemmassa tutkimuksessa (1976) on selvitetty kolmen pestisidin (atratsiinin, DDE:n ja dieldriinin) pitoisuuksia maanpinnalla ja pinnan alaisissa kerroksissa aina pohjaveteen asti, Pintave destä (joki) löydettiin suuria kontaminaatioita, joissa voitiin havaita myös vuodenajan ja ilmaston aiheuttamaa vaihtelua. Myös matalien kaivojen ja vedenottamoiden vesi oli kontaminoitunut. Syvien kaivojen vedestä kontaminaatiota ei joko havaittu tai löydettiin vain

12

merkkejä. Kaivot sijaitsivat kuitenkin saastuneiden jokien tulvatasankoj en ulkopuolella.

Pintavesissä pestisidien määrä oli kesällä vähäisempi kuin keväällä. Älkukeväällä todettiin huomattavaa kasvua pitoisuuksissa kovien eroosiota aiheuttavien sateiden jälkeen. Kun kasvit kasvoivat ja sateen määrä sekä intensiteetti vähenivät, pestisidien määrä vedessä laski.

Tutkittaessa joen raakavettä ja siitä maaperään suotau tunutta vettä todettiin, että suotovedessä pestisidikon taminaatio ei mainittavasti vähentynyt.

Spaldingin ym. tutkimuksessa (1979) näytteitä otettiin kahdeksastatoista keinokastelukaivosta, joissa pohjave denpinta oli yleensä alle kolmen metrin syvyydellä maanpinnasta. Näytteistä analysoitiin nitraattityppi ja atratsiini. Pohj avesinäytteiden atratsiinipitoisuus vaihteli rajoissa <0,005 ^- 6,96 ug/l.

Nitraattitypen ja atratsiinipitoisuuksien välillä todet tiin merkittävä korrelaatio (r = +0,48).

Aikaisemmissa tutkimuksissa kenttäkokeilla on todettu, että fytotoksisen atratsiinin esiintymisaika maaperässä on kääntäen verrannollinen orgaanisen aineen määrään.

Siten mikrobiologinen ja kemiallinen hajoaminen saattaa olla tärkeä atratsiinin vähenemiseen vaikuttava mekanis mi.

Nebraskassa Yhdysvalloissa Wehtjen ym. tutkimuksessa (1984) on mitattu atratsiinin suotautumista maanpin nasta juurikerrokseen kastelluilla maissipelloilla.

Maaperä tutkimusalueella oli tulvamaata, joka 0,3 metrin syvyydessä sisälsi 72 % hiekkaa, 17 % silttiä ja 11 % savea. Hiekan osuus kasvoi syvemmälle mentäessä siten, että 1 metrin syvyydessä saven ja siltin osuus oli merkityksetön. Maaperän rakeisuus vaihteli keskikar keasta karkeaan hiekkaan ja pH oli välillä 5,7 ^- 6,2.

Veden pinta oli talviaikana alueella 4,3 metriä maanpin nasta, mutta kastelukauden lopulla se aleni noin kuuteen metriin.

Vuonna 1979 annettiin alueelle 2,2 kg/ha atratsiinia.

Näytteiden keräilyalueelle annettiin atratsiinia lisäksi 2,2 kg/ha. Vuonna 1980 käytettiin atratsiinia 2,2 kg/ha. Ätratsiinia löytyi kaikista maakerroksista syksylla 1979 ja kevaalla 1980, vahiten syvimmalta (1,5

- 1,8 m). Marraskuun 1979 ja huhtikuun 1980 välillä atratsiinin keskimääräinen pitoisuus maaperässä laski 3,47 ug:sta/kg 1,75 ug:aan/kg. Tämän atratsiinin häviäminen voidaan katsoa kemiallisen hydrolyysin ja näytteen keräyskerroksen alapuolella alaspäin tapahtu van huuhtoutumisen aikaansaamaksi.

Pohjaveden saavuttava atratsiinimäärä on tutkimuksen mukaan pieni. Läntisessä kaivossa pohjavesi sisälsi keskimäärin 0,14 ug/l atratsiinia havaintoaikana ja itäisessä kaivossa suunnilleen veden virtaussuunnassa

13

0,87 ug/l. Kasvava atratsiinipitoisuus virtaussuunnassa indikoi ainekulkeumaa. Pohjavedessä havaitut ilmiöt heijastavat toistuvia käytön, suotautumisen ja kerros tumisen syklejä ilman täydellistä hajoamista.

Ätratsiini voi hävitä joko mikrobiologisesti tai kemial lisesti. Mikrobiologinen häviäminen on lämpötilasta riippuvainen ja se on rinnakkaisilmiö lisähuilen mukanaolon ja energialähteen kanssa. Mikrobiologisen häviämisen on osoitettu olevan pääasiallisin häviämis tapa etenkin pH:n ollessa alle 6.

Tutkijat selvittivät atratsiinin häviämistä jäljitel lyissä pohavettä johtavan kerroksen olosuhteissa (hiekka, 12 C, pH 6,2). Tulokset osoittavat, että hydroksi- atratsiinin muodostumisnopeus olisi 3 %/90 päivää. Olosuhteissa, jotka ovat vielä edullisemmat mikro- biologiselle aktiivisuudelle (hiilen lisäys, 24

°C, ilmastus) tulokset olivat muuttumattomia. Tutkijat toteavat, että atratsiinin muuntuminen hydroat ratsiiniksi on ainoa häviämiskeino pohjavettä johtavas sa kerroksessa.

Vesiviranomaisten ja Keskusmetsälautakunta Tapion selvi tyksessä (Pasanen ym. 1982) lannoitteiden sekä torjunta- aineiden huuhtoutumista maaperään ja pohjaveteen tutkit tiin kolmella taimitarhalla.

Älastaron Virttaankankaan Hietikon taimitarha-alueella maaperässä on hyvin vettäjohtavia kerroksia, joiden paksuus pohjavedenpinnan yläpuolella on 4 ^- 8 metriä.

Miekkainpetäjän taimitarha Jämsän Kerkkolankankaalla on pääasiallisesti hiekkamaalla. Pohj avedenpinnan yläpuo lella olevan kerroksen paksuus on pieni, paikoin vain metrin luokkaa.

Saarijärven Ähvenlammin taimitarha on karkearakeisen pitkittäisharjun reuna-alueella, joka on hiekka-siltti valtaista. Pohjavedenpinnan yläpuolella olevien maaker rosten paksuus on yleisesti 5 ^- 10 metriä, paikoin enemmänkin.

Runsaimmin käytetyt torjunta-aineet (tehoaineet) ovat atratsiini, kvintotseeni, sekä ditiokarbamaatit zinebi ja manebi.

Maanäytteitä otettiin Miekkainpetäjän tarhalta kolmes ta, sekä Hietikon tarhalta kahdesta pisteestä. Näytteet otettiin maanpinnasta, 30 cm:n sekä 100 cm:n syvyydes tä. Näytteiden kokonaisfosfori- ja -nitraattipitoisuu det sekä torjunta-ainejäämät on esitetty taulukossa 1.

Pohjavesinäytteitä otettiin yhteensä 12 pisteestä. Näyt teiden kokonaisfosfori- ja nitraattipitoisuudet sekä torjunta-ainejäämät on esitetty taulukossa 2.

Tutkimustulosten perusteella todettiin, että valtaosa torjunta-aineista ja lannoitteista pidättyy pintamaahan taimien juurikerrokseen.

TAULUKKO1

Hietikon (ii) ja Miekkainpetäjin

(N)

taimitarhojen maanäytteiden kokonaisfosfori— ja

nitraattipitoisuudet

sekä torjunta—ainejäämät mg/kilo Pasasen

ym.

(1982)

mukaan,

Näyte/syvyys fosfori (P)

nitraatti(NO3)atratsiini

kvintotseeni

manebi÷

zinebi (manebiksi laskettuna)

H1

pintam.

76134

ei todettu(<0,02) 0,2 23

30cm70735

0,3 0,3

100cm396

33 0,005 ei todettu(<O,02)

H2

pintam.

51640

6,4

49 30cm53314

0,06 0,8

100cm31415

0,005 0,1

H

3 pintam.

53788

4,3

27 30cm322260,1

0,5

100cm277131

0,03 0,03

M1

pintam.

537221

6,2

42 30cm28618

0,01 ei todettu

100cm28511

0,001

II M2

pintam.

55525

2,6 11,6

30cm32917

0,008 ei todettu

100cm259111

0,005

TAUlUKKO2

Hietikon (H), Miekkainpetäjän

(M),jaÄhvenlammen(Ä)

taimitarhojen pohjavesinäytteiden kokonaisfosfori- ja

nitraattipitoisuudet

sekä torjunta-ainejäämät mgJl Pasasen

ym.

(1982) mukaan. Näyte/näytteen— kok.fosfori

nitraattiatratsiini

kvintotseeni

manebi+

zinebi ottopaikka (manebiksi lask.)

H1

kaivo 0,8 1,7 ei tod.(0,OO5) ei tod.(O,O00O2) ei tod.(&O,0O2)

II2

putki 1,4 tO,5

H3

kaivo 1,4 41,0

H4

pohjavesilammikko 0,8 1,8

II5

vedenottamo 0,7 cO,5

O II M6

kaivo 0,8 4,4

M7

pohjavesilammikko 0,8 12,0

11 M8

putki 0,8 29,0

M9

pohjavesilammikko 0,6 cfl,5

II AiO

salaojan purkup. 1,5 53,0 0,001

hI Ä11

pohjavesilammikko 0,9 60,0 0,005

II Ä12

kaivo 1,6 110,0 ei tod.

11

16

Torjunta-aineita ei pohjavedessä havaittu käytännöl lisesti katsoen juuri lainkaan ja maaperänäytteistä tehtyjen analyysien mukaan ainepitoisuudet laskevat metrin syvyydellä maaperässä tuhannesosiin pintamaan pitoisuuksiin verrattuna.

Lannoitteiden pidättyminen maaperään ei sen sijaan ollut yhtä suuri. Lannoiteainepitoisuus oli yhden metrin syvyydellä keskimäärin puolet pintamaan pitoisuudesta.

Pohjavedessä havaittiin melko korkeitakin nitraattipi toisuuksia (vaihtelu <0,5 ^- 110 mg/l). Pohjavedessä havaitut kokonaisfosforin määrät olivat 0,6 ^- 1,6 mg/l.

Havaintojen perusteella fosforia kulkeutuu pohjaveteen olosuhteista riippumatta verraten tasaisesti, kun taas nitraattitypen määrään vaikuttavat suuresti vajovesi kerroksen olosuhteet

5 POHJAVESISSÄ SALLITTUJA AINEPITOISUUKSIA

Suomen vesistöjen laatuluokituksissa ei ole otettu huo mioon torjunta-aineita, eikä näille ole annettu raja- arvoja. Norjassa torjunta-aineiden kokonaismäärän raja on 10 ug/l, orgaanisten fosfaattien ja kloorattujen huilivetyjen määrä ei saa olla yli 1 ug/l. EEC on antanut yksittäiselle torj unta-aineelle suurimmaksi sallituksi pitoisuudeksi 0,1 ug/l. Suomessa torjunta- aineiden yhteismäärä ei saa juomavedessä ylittää arvoa 0,5 ug/l (vesihallituksen työryhmä 1982). WHO:n Euroopan toimiston järjestämässä asiantuntijoiden kokouksessa 11, ^- 13.2.1987 Roomassa käsiteltiin raja- arvojen määrittämistä atratsiinille. Aineen hitaan häviämisen vuoksi raja-arvoksi ehdotettiin 2 ug/l.

Lääkintöhallituksen määrittämissä talousveden laatuvaa timuksissa (lääkintöhallituksen yleiskirje nro 1862) ei kokonaisfosforille ole asetettu ylärajaa, Nitraatille on asetettu kaksi rajaa: vesi on talousvedeksi hy väksyttävää, jos nitraatteja on vähemmän kuin 30 mg/l sekä talousvedeksi kokonaan kelpaamatonta, jos pitoisuus ylittää 50 mg/l.

6 TUTKIMUKSEN TAVOITTEET JA TOTEUTTAMINEN

Vesiviranomaisten ja Keskusmetsälautakunta Tapion suo rittamassa tutkimuksessa (Pasanen ym. 1982) on saatu selkeitä tuloksia erityisesti torjunta-aineiden pidätty misestä pohjavedenpinnan yläpuolella olevissa kerrostu missa. Tulokset perustuvat maanäytteiden tutkimuksiin.

Havainnot pohjavesissä esiintyvistä torjunta-ainejäämis tä antavat viitteitä, että pohjaveden likaantumisriskit eivät olisi merkittäviä. Erityisesti tältä osin on tutkimus kuitenkin edelleen tarpeen.

17

Tässä tutkimuksessa keskityttiin selvittämään

taimitarhan suotovesissä esiintyviä lannoite ja torjunta-aineiden pitoisuuksia vajovesi kerroksessa lysimetrihavaintojen avulla

lannoitteiden ja torjunta-aineiden pitoisuuksia pohj avedessä taimitarha-olosuhteissa.

Taimitarhoj en suotovesitutkimusta varten rakennettiin Metsäntutkimuslaitoksen Suonenj oen taimitarhan alueelle lysimetriasema.

Taimitarhoj en pohj aveden ainepitoisuuksia tutkittiin Pohjois-Karjalan piirimetsälautakunnan Juuan taimitar ha-alueen lähdevesistä.

Koealueilta otettiin vesinäytteitä vuosina 184 ^- 87.

Tavanmukaiset vedenlaatumääritykset tehtiin Kuopion vesi-ja ympäristöpiirin laboratoriossa. Torjunta- aineet tutkittiin osin Kuopion yliopistolla (1984), pääasiassa kuitenkin vesihallituksen tutkimuslaborato riossa (1984-85) sekä Valtion maatalouskemian lai toksella (1986 ^- 87). Kokonaisorgaanisen huilen määri tykset suoritti vesihallituksen tutkimuslaborato rio.

Tutkimusalueiden sijainti on esitetty yleiskartassa, kuva 1.

7 TUTKIMUSALUEIDEN OLOSUHTEET JA TUTKIMUSJÄRJESTELYT 7.1 SUONENJOKI

7.11 Hydrogeologiset olosuhteet

Suonenjoen taimitarhan alue (kuva 2) liittyy laajaan pitkittäisharjuun (Lintharju), jonka koillisreunalla tutkimuksen kohteena ollut taimitarha sijaitsee.

Maan pintaosa on ainakin 2,5 metrin syvyyteen asti karkeaa silttiä, jonka joukossa on hienoa hiekkaa.

Tällainen maaperäkoostumus lienee taimitarha- alueiden maan pintakerroksissa yleensä vallitseva. Syvempien kerrosten koostumusta ei tutkittu.

Tutkimusalueen maalajien vedenjohtavuus on sellainen, että merkittävää pintavaluntaa ei esiinny. Pohjaveden pinta on yli 15 metrin syvyydessä,

7.12 T a i m i t a r h a t o i m i n t a

Taimitarhan peltojen ja muovihuoneiden yhteinen pinta ala on noin 13 ha. Kasvualustana on pääosissa kasvu turpeen ja kivennäismaan seos.

18

]uuka Suonenjoki,

Kuva 1. Tutkimusalueiden sijainti

‘‘«;-Pa1oiomPi

\v

Kuva 2. Lysimetriasema Metsäntutkimuslaitoksen Suonenjoen tutkimusaseman ja taimitarhan

‘9

1 20000

Harjualue

alueella.

20

Eniten käytettyjä torjunta-aineita taimitarhalla ovat Maneba (tehoaineena manebi 800 g/kg), jota käytetään männyn sienitautien torjunnassa sekä Ävicol-ruiskute jauhe (tehoaineena kvintotseeni PCNB 500 g/kg), jota käytetään havupuiden talvituhosienien torjunnassa.

Vaihtoehtoinen aine Maneballe on Ionacol (tehoaineena zinebi 720 g/kg). Muista torjunta-aineista käytetään seuraavaksi eniten Gesaprim-50 (tehoaineena atratsiini

50 %).

Kasvatuskenttä K 9:llä vuosina 1984 ^- 87 suoritetut hoitotoimenpiteet ilmenevät liitteestä 1. Lannoitteina ovat pääasiassa Oulunsalpietari, kloorivapaa Y-lanta sekä puutarhan Y2 ^- Y3 yhteismäärän vaihdellessa 700 ^- 1 000 kg/ha vuodessa

Gesaprim-50 torjunta-ainetta käytetään hehtaarilla 2- 6 kg, Ävicol torjunta-ainetta 15 ^- 30 kg sekä Manebaa 18 ^- 21 kg vuodessa.

7.13 K 0 e

j

^{ä r}

j

e s t e 1 y t

Suotovesien koostumuksen selvittämiseksi kasvatuskentän K 9 reuna-alueelle rakennettiin kesäkuussa 1984 lysimet riasema (kuva 3).

Maanpinnalla olevat suotoastiat

Maanpinnalle sijoitettiin suotovesiastiat (2 kpl), joiden korkeus oli 40 cm ja halkaisija 35 cm. Ästiat, joiden alaosassa on näytteenottohana, täytettiin taimitarhan maaperän pintaosaa vastaavalla maalla.

Pinta verhottiin noin 5 cm paksulla kasvuturvekerrok sella. Ästiat on mitoitettu ja sijoitettu taimirivien valiin perakkain siten, etta taimitarhan tyokoneita muokkauskoneita lukuunottamatta, voidaan käyttää normaa liin tapaan.

Maanpinnanalainen lysimetri

Koekentän tasaiseen reunaosaan sekä viereiseen jyrkästi viettävään rinteeseen rakennettiin kolmeosainen lysimet ri (kuva 3). Sen ylimmän osan muodostaa tasangon (viljellyn alueen) kohdalla oleva, korkeudeltaan 170 cm ja halkaisijaltaan 160 cm oleva astia 1

(=

^“ylempi

lysimetri”), Sen yläreuna on sijoitettu noin 40 cm maanpinnan alle siten, että muokkaus voidaan suorittaa normaaliin tapaan. Astia täytettiin sen kohdalla olleella kasvumaalla (karkea siltti).

Ästiasta johtaa loivasti viettävä putki rinteeseen sijoitettuun, korkeudeltaan noin 200 cm ja halkaisijal taan 50 cm olevaan astiaan 2

(=

“alempi lysimetri”), jonka yläosassa on veden keräilyastia näytteenottoa

r\

z.]

N dy tte e no ttoos t ici

Alempi Iysimetri H ie kkci

Kuva3.Suonenjoen

lysimetriaseman rakenteet,

kaaviollinen

piirros.

— 7 \O

i:T[

“7 ————J

‘4* 44/ //

22

varten (astiasta 1 tuleva vesi). Ästia on täytetty hiekalla (keskikarkea hiekka) perustuen siihen, että taimitarha-alueiden maaperä syvemmällä on usein pintaa läpäisevämpää.

Ästiasta 2 johtaa viettävä putki vesinäytteen keräi lyastiaan 3, joka on varustettu tyhjennysputkella.

7.2 JUUKÄ

7.21 Hydrogeologiset olosuhteet ja

näytteenottopaikat

Taimitarha sij aitsee kaakko-luode-suuntaiseen pitkit taisharjuun liittyvalla tasaisella kentl1ä (kuva 4) Silmävaraisten havaintojen mukaan maaperän pintaosa on hiekansekaista karkeaa silttiä,

Tasanteen reunoilla maanpinta viettää alaspäin leikaten pohjavedenpinnan tason ja pohjavettä purkautuu lähtei nä. Pääasiallisen purkautumisalueen muodostaa tasankoa leikkaava purolaakso.

Pohjavedenpinnan keskimääräinen taso on arviolta 5 metriä maanpinnasta.

Näytteenottopaikoiksi valittiin tasangon länsireunalla oleva lähde. Sen ylivuoto vaihtelee ollen keskimäärin muutamia kymmeniä kuutiometrej ä vuorokaudessa,

Toiseksi näytteenottopaikaksi valittiin tasankoa leikkaavassa laaksossa oleva “tihkulähde”, johon asennettiin kolmioaukolla varustettu astia. Ojan tulvan ja pieneliöiden vuoksi astia roskaantui ja näytteenotto lopetettiin keväällä 1985.

7,22 T a i m i t a r h a t o i m i n t a

Taimitarhan tehopinta-ala on 28 ha, Kasvualustana on kasvuturpeen ja kivennäismaan seos.

Eniten käytetyt torjunta-aineet taimitarhalla ovat Maneba ja Ävicol. Maneballe vaihtoehtoisena käytetään Lonacolia.

Manebaa annetaan ensimmäisen kerran kesäkuun puolivä lissä ja sen antamista jatketaan koko kesän 10 ^- 14 vuorokauden välein, Manebaa annetaan 4 kg/ha enimmil laan kaikkiaan noin 12 hehtaarin alalle (mantymaarastä riippuen),

Ävicolia annetaan kaikille havupuille myöhään syksyllä ennen lumen tuloa 1 ^- 2 kertaa noin 20 hehtaarin alalle, Annettu määrä on 15 ^- 30 kg/ha.

23

Kuva 4. ^pohjaves

POhOS1al piirimet1ta1 Juuafl tairnit rhafl alueella.

24

Gesaprim-50 käytetään yhteensä 160 kg/v.

Lannoitteita annetaan kolme kertaa kesässä 200 kg/ha.

Käytetyimmät lannoitteet ovat puutarhan Y-lannos ja Oulunsalpietari.

Käytetyt lannoite- ja torjunta-ainemäärät ilmenevät liitteestä 1.

8 TUTKIMUSALUEILTA SAADUT HAVAINNOT

8.1 SUONENJOEN VESINÄYTTEIDEN TUTKIMUSTULOKSET

Näytteiden tutkimuksissa käytetyt analyysimenetelmät ilmenevät liitteestä 2.

Vesinäytteiden fysikaalis-kemialliset parametrit tutkit tiin kaikista lysimetriastioista otetuista näytteistä.

Näytemäärä oli pienin (2 kpl) maanpinnalla olevista astioista, joissa näytteenottoa rajoitti veden niukkuus.

Tutkimusten tulokset on esitetty liitteessä 3. Torjun ta-ainejäämiä, lähinnä kvintotseenia, tutkittiin samoin kaikista astioista. Määritysten tulokset on esitetty taulukossa 3,

Fysikaalis-kemiallisia tutkimustuloksia, erityisesti poikkeavuutta luonnolliseen pohjaveteen (vrt, taulukko 6), luonnehtivat eri astioissa vaihdellen korkeat/kor keahkot

sähkönj ohtavuus ammoniumpitoisuus nitriitti

nitraatti kokonaistyppi hiilidioksidi sulfaatti kalsium magnesium

Tarkastelu eri lysimetriastioiden välillä osoittaa:

- ammoniumpitoisuudet ovat selvästi korkeimmat maanpin nalla olevissa astioissa

- nitriitti käyttäytyy samoin. Molempien määrät pie nenevät alaspäin siirryttäessä selvästi

- nitraattipitoisuudet ovat suurimmillaan alimmassa astiassa

- kokonaistyppeä esiintyy samaa kertaluokkaa olevia määriä kaikilla tasoilla

- vapaan hiilihapon määrä vähenee alaspäin siirryttäes sä

Taulukko3.Suonenjoentaimitarhanlysimetrienvesinäytteissähavaitut kvintotseeni-jaatratsiinipitoisuudet(ug/1). kvintotseeniatratsiini Tutkijaaikamaanp.ylempialempimaanp.ylempialempi astiatlysim.lysim.astiatlysim.lysim. Ky17.09.840,020,0117<3 VH13.11.840,190,08tutkimuskeskeytyikaasukroma VH12.06.850,0810,130tografinvaihdontakia(Kuopion VH14.08.8556*0,0160,131yliopisto) VH17.09.850,020,01 VML10.10.8630,043151010 VML28.07.870,0160,077,414 VML08.10.870,07eitod.**eitod.**555 * ** KY VH kahdenastiankeskiarvo määritysraja0,03iJq/1 Kuopionyliopisto Vesihallitus

01 VMLValtionmaatalouskemianlaitos

26

- pH-luku kasvaa lievästi alaspäin siirryttäessä

- vesi on kauttaaltaan melko happirikasta

fosforipitoisuudet eivät merkittävästi eroa toisis taan ja ovat kokonaisuutena pienet

Tutkituissa vesissä oli havaittavissa torjunta-ainei ta Nopeasti maaperässä hajoavia ditiokarbamaatteja (zinebi ja manebi) näytteissä ei alustavissa tutki muksissa (kolme näytesarjaa astioista 1 ja 2) havaittu, mutta kvintotseenia ja atratsiinia tavattiin pieninä pitoisuuksina Jatkotutkimuksessa keskityttiinkin näiden kahden, erityisesti kvintotseenin havainnoin tiin

Näiden määritystulokset (taulukko 3) eivät osoita selviä eroja eri tasolla olevien astioiden suhteen Tulokset eivät ole täysin vertailukelpoisia johtuen erikokoisista näyttenottoastioista, joissa laimenemisilmiöt harvat näyttenottokerrat huomioon ottaen vaikuttavat tuloksiin eri tavalla Kuitenkin havaitaan, että sekä kvintot seeni, että erityisesti atratsiini voivat suotautua vajovedessä vähintään 4 metriä maanpinnan alle lysimet riastioita edustavissa maaperäolosuhteissa

82 JUUÄN VESINÄYTTEIDEN TUTKIMUSTULOKSET

Kahden taimitarha-alueella olevan lähteen vesinäyttei den fysikaalis-kemiallisten määritysten tulokset on esitetty liitteessä 4, torjunta-ainejäämien tutkimustu lokset on esitetty taulukossa 4, sekä orgaanisen hiilen ja raskasmetallien pitoisuudet taulukossa 5

Fysikaalis-kemiallisia määrityksiä, erityisesti poik keamia luonnollisen pohjaveden laatuun (vrt taulukko 6), luonnehtivat:

- matala pH

- korkeahko sähkönjohtavuus

- korkea nitraattipitoisuus

- korkea kokonaistyppi

- korkeahko sulfaatti

Huomio kiintyy lähes kauttaaltaan korkeisiin nitraatti pitoisuuksiin ja kokonaistypen määrään Pelkistyneiden typpiyhdisteiden määrät ovat pieniä

Torjunta-aineista (taulukko 4) kvintotseenia havaitaan pieniä määriä useimmissa tutkituissa näytteissä Määri tykset 2491984, joissa pitoisuudet olivat suurimmat, ovat jossain määrin epävarmoja Ätratsiinimääritykset aluksi epäonnistuivat ja valitettavasti tutkimus keskeytyi vuoden 1985 ajaksi Vuosien 1986 ^- 1987 näytteissä todettiin atratsiinia 0,5 ^- 3,0 ug/l.

Ditiokarbamaatteja ei alustavissa määrityksissä (2 näytteenottokertaa 1985) todettu

27

Kokonaisorgaanisen hiilen määrä vaihteli lähteen 1 vesinäytteissä rajoissa 4,4 ^- 12 mg/l. Raskasmetalli pitoisuudet olivat niin pieniä, että ne voivat olla pohjavedelle luonnollisia tausta-arvoja.

Taulukko 5. Juuan taimitarhan vesinäytteiden havaitut

kokonaisorgaanisen hiilen sekä raskasmetallien pitoisuudet mg/l, lähde 1.

Määritys 24.9.1984 30.7.1985 22.10.1985

TOC 4,4 5,3 12

As 0,0013

Cd <0,0001

Cr <0,001

Cu <0,001

Ni <0,001

Pb <0,0005

Zn 0,1

Taulukko4.Juuantaimitarhanlähdevesinäytteissähavaitut kvintotseeni-jaatratsiinipitoisuudet(ug/1). kvintotseeniatratsiini Tutkijaaikalähde1lähde2*lähde1lähde2 KY24.09.840,23#0,184tmäärityksetepäonnistuivat; VH26.11.84<0,010,05tutkimuskeskeytyikaasukroma VH12.02.85<0,010,02tografinvaihdontakia VH14.05.850,001(Kuopionyliopisto) VH30.07.850,006 VML20.10.850,005 VML02.10.86eitod.**0,5 VML28.07.87eitod.3 tulosepävarma *näytteenottopaikkavaurioituikeväällä1985,ottolopetettu **määritysraja0,03g/1 KYKuopionyliopisto VHVesihallitus VMLValtionmaatalouskemianlaitos

29 9 TARKASTELUA JA PÄÄTELMIÄ

9.1 TORJUNTÄ-ÄINEIDEN VAIKUTUS POHJÄVETEEN

Kirjallisuusselvitysten mukaan USA:ssa pohjaveteen on havaittu joutuvan erityisesti atratsiinia, joskin havaitut määrät olivat yleensä pieniä. Junkin ym. tut kimuksessa (1980) mainitaan korkeimpana arvona 88 ug/1. Spaldingin ym. tutkimuksessa vastaava arvo oli 6,96 ug/l. Ähvenlammen taimitarhan alueella havaittu maksimi oli 5 ug/1.

Juuan taimitarhalla suoritetut havainnot ovat suuruus luokkana kahta jälkimmäistä vastaavia. Suonenjoen lysi metreistä otetuissa näytteissä esiintyi Ejoittain 10 -17 ug/l pitoisuuksia.

Ghadirin ym. (1984) mukaan atratsiinin puoliintumisaika (vrt, luku 4) on noin 50 vrk viljelystä riippuen.

Suonenjoen taimitarhalta otetut näytteet edustavat lähikohdetta, jossa veden virtausaika ei vaikuta aineen konsentraatioon. Sitävastoin Juuassa aineen käyttö- ja näytteenottoajankohdan välinen viive, jota ei voida tarkemmin määritellä, ehtii puoliintumisen vuoksi jonkin verran vaikuttaa ainekonsentraatioihin. Pohjaveden matala pH voi edistää hajoamista.

Kvintotseeni pidättyy atratsiinia tehokkaammin maape rään. Niinpä em. vesiviranomaisten ja Keskusmetsälau takunta Tapion tutkimuksessa kvintotseenia ei havaittu pohjavedessä lainkaan. Sekä Suonenjoen että Juuan vesinäytteissä oli havaittavissa pääasiassa vain sadasosa mikrogrammaa/litra luokkaa olevia kvintot seenipitoisuuksia. Korkeampia haj a-arvoj a esiintyi, mutta toisaalta osa näytevesistä oli vailla merkkejä torjunta-aineista.

Edellä mainittuj en pestisidihavaintoj en perusteella voidaan tilannetta taimitarhoilla arvioida seuraavasti:

1. Sekä atratsiinia että kvintotseenia voi loutua pieniä määriä pohjaveteen. Todennäköisyys on sitä suurempi mitä ohuemmat pohjavedenpinnan yläpuoliset kerrokset ovat. Kerrospaksuus >10 m estää pohjaveden kontaminoitumisen ilmeisesti jo varsin tehokkaasti, koska pidättyminen pohjavedenpinnan yläpuolella oleviin maakerroksiin on todettu merkittäväksi.

2. Pitoisuudet voivat aivan kontaminaatiokohdan lähellä ylittää juomavedelle turvallisiksi katsottavat rajat

(vrt, kohta 5).

3. Laimeneminen pohjavesivyöhykkeessä samoin kuin aineiden luonnollinen hajoaminen tekee pestisidit suh teellisen haitattomiksi, jos veden virtausmatka konta minoituneelta alueelta on vähintään 500 metriä ja pohja-

TAULUKKO6 POHJÄVEDENFYSIKAALIS-KEMIÄLLISTENMÄÄRITYSTENMINIMI-,MEDIAANI-JAMAKSIMIÄRVOTLÄÄNEITTÄIN UudenmaanlääniHämeenlääni.TurunjaPorin lääni minmedmaxminmedmaxmin

(633POHJÄVESIESIINTYNÄÄ,JOIDENÄNTOISUUSONVÄHINTÄÄN10m3/vrk,Natukka1962) MääritysKymenlääniMikkelinlääniPohjois—Karjalan ‘ääni medmaxminmedmaxminmedmaxminmedmax VärimgPt/l05,52000<5380<5133000<540<5860<55450 pH—luku5,76,57,94,96,57,85,76,958,85,46,457,55,46,257,45,46,156,7 Alkaliniteettiml0,l—nHC1/l2,0751,11,07311,8141061,04,2391,03,93204,810 Sähkönjohtokyky(l8°C)106.Ohm.cm1331464782712839733222903299948427864952693213 KaliumpermanganaatinkulutusKMnO4mg/12,05,0553,05,353,72,08,2791,04,7583,06,2323,07,345 RautaaFemg/l00,4714000,1831,500,9314,500,095200,701501,033 MangaaniaMnmg/10<0,052,2000,900,112,1000,600,050,500,061,8 KalsiumiaCamg/l0,41552,82,11335,72,11977,12,910552,99,589,22,0936 MagnesiumiaMgmg/10,45,424,70,84,632,40,91040,30,92,9180,92,7140,63,313 AmmoniumiaNH4mg/l0026000,700,142,5000,4i0,060,40<0,011,8 NitriittiäNO2mg/1001,6000,08000,4000,06000,03000,04 NitraattiaNO3mg/101,39401,55201,08103,615001,06301,128 KloridiaClmg/l3,013792,8102241,020209,83,510543,07,7942,57,334 Suifaattia504mg/1015,6105012,71260158006,04006,0117010,5144 BikarbonaattiaHCO3mg/1124531412451891285647328238122619502879 VapaatahiilidioksidiaC02mg/l2,025101,52,221970231142,020106,542399423118 SilikaattejaSi02mg/l-616386173831643613312,2143061732 FluoridiaFmg/l00,12,70.0,090,600,151,800,92,2000,3000,3 Haihdutusjäännösmg/l24125365381294353819585634100500307535036125670 Hehkutusjäännösmg/l1078356107636212137744146024014563002487610 Kokonaiskovuusmg/l0,63,3140,52,911,40,55,119,00,62,2100,61,7140,52,27,3 Lämpötila°C4,05,49,03,05,3114,05,58,04,05,47,54,06,19,04,55,19,5

0

POHJAVEDENFYSIKAALIS-KEMIÄLLISTENMÄÄRITYSTENMINIMI-,MEDIAANI-JAMAKSIMIÄRVOTLÄÄNEITTÄIN (633POHJÄVESIESIINTYMÄÄ,JOIDENÄNTOISUUSONVÄHINTÄÄN10m3/vrk,Natukka1962) MääritysKuopionlääniKeski—SuomenVaasanlääniOulunlääniLapinlääniKokoSuomi minmedmaxIhh1medmaxminmedmaxminmedmaxminmedmaxminmedmax VärimgPt/1073000<5130<523550<512300<5<510006550 pH—luku5,76,4695,36,257,13,46,257,14,56,457,95,36,457,83,46,458,8 Älkaliniteettiml0,l—nHC1/l2,06181,03,31005,26705,5510,866706106 Sähkönjohtokyky(l8°C)106Ohm.cm4327839827662392312599816978301810062916121998 KaliumpermanganaatinkulutusKMnO4mg/12,08,8281,05,6322,012,5792,010,0541,07,0751,06,479 RautaaFemg/l01,02000,088,002,63801,33600,165700,4140 MangaaniaMnmg/100<0,051,1000,200,091,500,091,6001,10<0,052,2 KalsiumiaCamg/l2,57,5251,85,527,11,47,945,71,46,81091,411570,411109 MagnesiumiaMgmg/10,43,4100,32,760,44,124,20,43,322,60,43,130,80,34,240,3 AmmoniumiaNH4mg/10<0,010,7000,700,17,500,043,0004,0007,5 NitriittiäNO2mg/1000,28000,13000,8000,06000,4001,6 NitraattiaNO3mg/1<0,11,93502,1400<1,0430<1,0120<1,07701,3150 KloridiaCLmg/11,06,01032,06,5342,0101851,071831,54,2681,09,7224 SuifaattiaS04mg/108,03302,721010,414106,38003,37909,2144 BikarbonaattiaHCO3mg/l12401206<2061036408033311633408037647 VapaatahiilidloksidiaCö2mg/13,32391,5522475421252281324191110.23132 SilikaattejaSiO2mg/l-714432,0133531947613424122321547 FluoridiaFmg/l000,5000,400,092,000,051,400,070,400,092,7 Haihdutusjäännösmg/13090240167097034119756169520102894402161172010 Hehkutusjäännösmg/l146213012399501773532105091016502471073950 Kokonaiskovuus°dH0,61,760,31,54,90,32,413,40,31,918,20,32,515,10,32,619,0 LampotilaC4,04,67,04,05,27,53,05,28,03,55,06,52,04,4112,05,311

CI)

32

vesivarasto vähintään keskivertoa (n. 10 m kerros) edustava. Kysymyksen ollessa erittäin hyvistä ja poikkileikkaukseltaan pienistä pitkittäisharjujohteista, turvallinen etäisyys on edellä mainittuun nähden ehkä kolminkertainen varsinkin, jos pohjavettä suojaava kerros on ohut.

4. Taimitarhojen mahdollisella vaikutusalueella olevia vedenottamoita on veden laadun suhteen tarkkailtava.

Erittain uhanalaisilla alueilla pestisidien kayttoa tulisi rajoittaa.

9.2 LÄNNOITTEIDEN VAIKUTUS

Taimitarhat aiheuttavat alueidensa pohjavesissä voima kasta typpiyhdistemäärien kasvua. Itse taimitar han alueella talousvedessä sallitut typpiyhdisteiden rajat ilmeisesti useimmiten ylittyvät. Haittaa eliminoi kontaminoituneiden vesien laimeneminen. Vedenottamoiden turvalliset sijoitusetäisyydet olisivat ilmeisesti lähinnä riippuvaisia maaperän vedenjohtavuudesta ja vesivaraston suuruudesta.

Fosforin määrät olivat vesiviranomaisten ja Keskusmet sälautakunta Tapion tutkimukseenkin verrattuna pienet.

Fosforipitoisten lannoitteiden käyttö ei siten aiheut taisi riskiä pohjaveden laadulle.

9.3 HÄITTÄVAIKUTUSTEN VALVONTA

Taimitarhojen mahdollisia haittavaikutuksia on tarkas teltava aina tapauskohtaisesti ottaen huomioon hydro geologiset olosuhteet. Äsianmukaisella näytteenotolla ja analyyttisella tutkimuksella voidaan selvittää torjunta-aineiden ja lannoitteiden aiheuttamaa pohjave den likaantumisriskia taysin riittavalla tarkkuudella

33 YHTEENVETO

Vesihallinnossa aloitettiin vuonna 1983 tutkimus, jonka tavoitteena oli selventää erilaisten ihmistoimintojen vaikutusta pohjaveteen. Yhtenä tutkimuskohteena olivat hiekka- ja sora-alueilla sijaitsevat taimitarhat.

Kirjallisuusselvitysten ohella suoritettiin vuosina 1984

- 1987 koetoimintaa Metsäntutkimuslaitoksen Suonenjoen taimitarhan alueelle rakennetulla lysimetriasemalla.

Tämä käsitti maanpinnalla olevien suotoastioiden ohella yhteensä noin 4 metrin pituisen maapatsaan muodostavan lysimetriastiaston näytteenottolaitteineen, joista kerättiin vaj ovesinäytteitä laboratoriotutkimuksia varten. Samanaikaisesti otettiin vesinäytteitä Pohjois Karj alan piirimetsälautakunnan Juuan taimitarhan äärellä olevista lähteistä. Tutkimus on tehty yhteistyössä Metsäntutkimuslaitoksen Suonenjoen taimitarhan kanssa, ja siihen osallistui myös Kuopion yliopisto. Päärahoit taja on ollut Maj ja Tor Nesslingin Säätiö,

Suoto- ja pohjaveden fysikaalis-kemiallisten paramet rien ohella tutkittiin erityisesti torjunta-ainejäämiä.

Tutkimusten perusteella taimitarhojen pohjavettä kuormittavat erityisesti lannoitteista peräisin olevat typpiyhdisteet. Torj unta-aineiden tehoaineista ditio karbamaatit pidättyvät maan pintakerroksiin tai hajoavat nopeasti kulkeutumatta, mutta atratsiini ja kvintotseeni kulkeutuvat vajovesien mukana selvästi todettavina pitoisuuksina kyseisissä olosuhteissa useiden metrien syvyydelle. Erityisesti atratsiinista löytyy pieniä jäämiä pohjavedestä maakerrospaksuuden ollessa sen yläpuolella 5 ^- 10 metriä. Konsentraatiot ovat kuiten kin pieniä.

Taimitarhojen haittavaikutus pohjavesissä ilmenee siten lähinnä typpiyhdisteiden määrän kasvuna. Torjunta ainepitoisuudet eivät yleisesti näytä aiheuttavan mai nittavaa riskiä, mutta paikallisesti näiden jääniät voivat olla siinä määrin korkeita, että lähistöllä olevien vedenottamoiden veden laatua on tarkkailtava.

Molempien edellä mainittujen haittatekijöiden osalta haitat voidaan osoittaa analyyttisellä tutkimuksella.

Pohjaveden laimentumis- ja pestisidien hajaantumisil miöiden vuoksi mahdolliset haitat eliminoituvat kuormi tusta pienentämällä.

34 SAMMANDRAG

1 vattenförvaltningen påbörjades år 1983 en un dersökning, vars mål var att klarlägga effekterna av olika mänskiiga aktiviteter på grundvattnet Ett undersöknings objekt var plantskolor i sand- och grusamråden. Vid sidan av litteraturstudier utfördes åren 1984 ^- 1987 försök vid en lysimeterstation, som uppförts mcm Skogs forskningsinstitutets plantskolas område i Suonenjoki. Lysimeterstationen bestod av förutom percolationkärlen av lysimeterkärlen för en jordpelare på totait 4 meter med tilihörande prov tagningsapparatur. Från pelaren togs sjunkvattensprov för laboratorieundersökningar. Samtidigt togs vattenp roy från källor belägna nära Nordkarelens distriktss kognämnds plantskola i Juga. Undersökningen har gjorts i samarbete med Skogsforskningsinstitutets plantskola i Suonenjoki och i den deltog även Kuopio Universitet.

Huvudfinansiär har varit Maj och Tor Nesslings Fond.

Förutom de fysikalisk-kemiska parametrarna i läckage och grundvattnet undersöktes i synnerhet rester av bekämpningsmedel. På basen av undersökningarna belastas plantskolornas grundvatten speciellt av kväveföreningar som härstammar från gödselämnen. Äv bekämpningsmedlens effektiva ämnen kvarhålls ditiokarbamaterna i markens ytsikt, men atrazin och kvintozen transporteras med sjunkvattnen i tydligt påvisbara halter i ifrågavarande förhållanden till flera meters djup. Speciellt av atrazin påträffas små rester i grundvattnet när mark skiktet ovanför är 5 ^- 10 m tjockt. Koncentrationerna är dock små.

Plantskolornas skadeverkningar på grundvattnet framgår slunda närmast som en ökning av halten kväveföreningar.

Bekämpningsmedlen verkar inte allmänt taget orsaka någon nämnvärd risk, men lokalt kan resterna av dessa vara så höga, att vattenkvaliteten i närbelägna vattentäkter måste kontrolleras. Beträffande de två ovannämnda skadliga faktorerna kan olägenheterna påvisas genom en analytisk undersökning. På grund av grundvattnets utspädnings- och pesticidernas nedbrytningsfenomen elimineras de eventuella skadorna genom att belastningen minskas.

35 SUMMÄRY

The National Board of Waters and Environnient started a research project in 1983 to investigate the influence of human activities on groundwater. Ä part of the project covered forest nurseries situated in sand ^- gravel formations. Besides a literature study also field investigations were made at Suonenjoki forest nursery by lysimeters in 1984 ^- 1987. The lysimeters consisted both seepage container on the ground and about 4 meters thick soilpillar with lysimeter container to take seepage sampies for laboratory studies. Ät the same time watersamples were taken from natural springs near Juuka forest nursery.

The research has been made with the co-operation of the forest nursery of Suonenjoki and the University of Kuopio. The main financing of the research has been made by Maj and Tor Nessling Foundation.

Besides physical and chemical parameters of seepage water and groundwater, particularly pesticide residues were studied.

Äccording to the results of the research the groundwater is heavily burdened with nitrogen compounds from the fertilizers. Äffecting compounds of pesticides

ditiocarbamate stay at upper leveis of the soil, but atratzine and kvintotzene flow with seepagewater and clearly defined concentrations can be detected under research conditions several meters deep. Especially atratzine is found in small amounts in the groundwater, although the investigated soil layer is about 5 ^- 10 meters above groundwater. Concentrations are however relatively low.

Harmfull effect on forest nursery is evident in the ground water with increased amounts of nitrogen

compounds. Generally speaking pesticide residues do not seem to cause significant risks, but locally the residual leveis of the concentrations can be so high that quality of groundwater nearby groundwater intakes should be controlled. Änalytical methods are of great importance in detecting harmfull effects about the mentioned factors. Dilution and dispersing phenomen of pesticides in groundwater are eliminated by decreasing the use of pesticides and nitrogen compounds.

36 KIRJALLISUUTTA

Ächari, R.G., Sandhu, 5.5., Warren, W.J. 1975. Chlori nated Hydrocarbon Residues in Ground Water, Buil. Env. Cont & Tox. Vol. 13. No. 1, pp.

994 ^- 96.

Ghadiri, H., Shea, P.J., Wicks, G.Ä., Haderlie, L.C.

1984, Ätrazine Dissipation in Conventional Till and No-Till Sorghum. J. Environ. Qual..

Vol. 13. No. 4, pp. 549 ^- 552.

Junk, G.Ä., Richard, J,J,, Svec, H.J., Fritz, JOS. 1976.

Simlified Resin Sorption for Measuring Selected Contaminants. Journal ÄWWÄ. Äpril 1976, pp.

218 -222.

Junk, G.Ä., Spalding, R.F., Richard, J.J. 1980. Äreal, Vertical and Temporal Differences in Ground Water Chemistry: II. Organic Constituents.

J. Environ. Qual.,. Vol. 9. No, 3, pp. 479.

Loikkanen, S. 1984. Ihmisen toiminnan vaikutus pohjave teen. Väliraportti 1, Kuopion yliopisto/työ- ja teollisuushygienian laitos. Moniste 22 s.

Maa- ja metsätaloudessa käytettävien torjunta-aineiden vesistövaikutuksia selvittänyt työryhmä. Työ ryhmän esitys maa- ja metsätaloudessa käytet tävien torj unta-aineiden vesistövaikutuksia koskevan tutkimuksen kehittämisestä. Helsinki

1982.

Pasanen, Ä., Lehtonen, H., Suomela, T., Nieminen, M., Tavaila, J. 1982. Selvitys taimitarhatoiminnan vaikutuksista pohjaveteen. Vesihallitus ja Kes kusmetsälautakunta Tapio.

Spalding, R.F., Exner, M.E., Sullivan, J.J, Lyon,

P.Ä. 1979. Chemical Seepage from a Tail Water Recovery Pit to Ädjacent Ground Water. J.

Environ. Qual,, Vol, 8, No. 3, pp. 374 ^- 376.

Weber, J.B. 1977. The Pesticide Scorecard, Environ.

Sci. Technol. Vol. 11, No. 8, pp, 756 ^- 761.

Wehtje, G., Mielke, L.N., Leavitt, 3.R.C., Schepers, J.S. 1984. Leaching of Ätrazine in the Root Zone of an Älluvial Soil in Nebraska. J.

Environ. Qual.. Vol. 13. No. 4, pp. 507 ^- 513.

37

Winell, 5. 1975. Ditiokarbamatrester i frukt, bär, grönsaker och potatis. Vår Föda 27 (2) 94 ^- 102.

Zaki, M.H., Moran, D., Harris, D. 1982. Pesticides in Groundwater: the Äldicarb Story in Suf folk County. NY Äm J Public Health 72 (12)

1391 ^— 1395.